《计算机网络原理》第一章 计算机网络概述

1.1 计算机网络的定义

定义：
以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合
主要特征：

• 资源共享
• 分布在不同地理位置的“自治系统”
• 遵循一定的规则—“协议 ”
  

1.2 计算机网络的发展历程

1.2.1 以单计算机为中心的联机系统

以单处理机为中心的多终端联机系统

多点通信线路、集中器(前端处理机)

1.2.2 分组交换网络的出现

分布式控制

• 多主机为中心
• 网络结构从“主机-终端”转变为“主机-主机”
• 主机负责数据处理和通信工作

网络分层：通信子网和资源子网

• **资源子网：**负责信息处理（服务器，客户计算机）
• **通信子网：**负责数据传输（通信线路；网络互联设备（交换机，路由器，HUB等））

分组的存储转发

• **公共传输网络建设：**扩大通信子网络规模使之成为公用的数据传输网络。
• 划分分组
• **先存储再转发：**中间结点以先存储再转发的方式工作
  

1.2.3 计算机网络体系结构标准化

**国际标准：**ISO-OSI/RM 开放系统互联参考模型（OSI参考模型）
事实标准：TCP/IP协议集（TCP/IP体系结构）

1.2.4 局域网的兴起

LAN–目前发展最迅速的LAN技术是以太网

1.2.5 Internet时代

• Internet
• 下一代Internet（NGI）
• 内联网（Intranet）
  

1.2.6“三网”合一

电信网、计算机互联网和有线电视网将趋于相互渗透和相互融合。

1.2.7 宽带网络与全光网络技术

• 宽带网络：宽带骨干网和宽带接入网
• 全光网络：骨干网和接入网采用光纤作为传输介质
• 物联网：物物相连的互联网
  

1.3 网络拓扑结构

• 计算机网络的结构

  • 物理结构：物理连接方式、拓扑结构
  • 逻辑结构：信道连接方式、数据传输方式

• 拓扑结构的定义

  • 采用拓扑学的方法抽象的网络结构，研究计算机网络中“点”和“线”构成的几何图形。

• 拓扑结构的种类

  • 总线型、星型、环型、树型、网状型等
    | 名称 | 概述 | 优点 | 缺点 |
    | — | — | — | — |
    | 总线型拓扑 | 所有结点都连接到一条共享总线上 | 电缆长度短，布线容易 | 故障扩散性、故障定位排除困难 |
    | 星型拓扑 | 由中央节点和通过点到点链路连接到中央节点的各节点组成 | 建网灵活、
    便于集中式控制、
    除中央节点外其他节点发生故障不扩散，易定位排除 | 电缆长度长，布线难，依赖于中央节点 |
    | 环型拓扑 | 首尾相连的总线型拓扑结构 | 电缆长度短，布线容易
    最适合采用光纤 | 对环路可靠性的依赖性更强、故障扩散性、故障定位排除困难 |
    | 树型拓扑 | 形状为一棵倒置的树，又根和叶节点组成，一般不单独使用 | 属于分层网络，有一定的容错能力 | 属于集中式控制，对上层节点依赖性强 |
    | 网状型拓扑 | 没有明晰结构的拓扑结构被称为网状拓扑 | 可靠性高 | 通信线路冗余大、传输效率低 |

• 网络拓扑结构的选择因素

  • 传输介质
  • 介质访问控制方法
  • 费用、灵活性、可靠性

• 主要拓扑结构的比较

  • 

• 网络的传输方式

  • 广播式网络
    • 基本特点：
      • 所有计算机共享一条通信信道
      • 任一台计算机发出的信息可以直接被其他所有计算机接收
      • 两台以上计算机同时发送会产生冲突
    • 关键技术
      • 介质访问控制方法
      • 发现冲突、避免冲突、解决冲突
    • 常见的广播式网络
      • 
  • 点对点式网络
    • 基本特点
      • 一条线路连接两个网络互联设备（点到点）
      • 一般情况下，两台计算机间的传输要经过多台网络互联设备
      • 一般情况下，两台计算机间的传输有多条路径可供选择
    • 关键技术
      • 路由选择
    • 常见的点到点式网络
      • 
        

1.4 计算机网络分类

• 按覆盖范围分类（距离）
  • 局域网（LAN）
  • 城域网（MAN）
  • 广域网（WAN）
• 按其他标准
  • 传输技术：广播式网络、点到点式网络
  • 通信介质：有线网、无线网按
  • 通信速率：高、中、低速（宽带网络与窄带网络）
  • 按使用用户：公网、专网
  • 按网络控制：分布式、集中式
  • 网络应用环境 ：部门、企业、校园
    

1.5 计算机网络应用

1.5.1 计算机网络应用领域

1.5.2 计算机网络引发的社会问题

1.6 计算机网络技术国际标准化组织

1.6.1 国际标准组织

国际标准化组织-ISO

• 负责制定各种国际标准
• 有技术委员会TC，每个技术委员会下设若干分委员会SC，分委员会由若干工作组WG构成
• 

1.6.2 Internet标准组织

• 因特网标准化机构是非政府性质的
• 因特网体系结构研究委员会（IAB）
• 因特网工程任务部（IETF）处理短期的工程问题
• 因特网研究任务部（IRTF）注重长期研究
• Internet编号管理局（IANA）
• RFC编辑部
  • RFC：Internet标准以RFC的形式提出
    

1.6.3 电信标准组织

• 国际电信联盟ITU
  • ITU-R：无线通信
  • ITU-T：电信标准
  • ITU-D：开发
    

其他标准化组织

问答题（概念类）

1. 计算机网络由哪几个部分组成？

• 以下三个主要部分
• （资源子网）若干个主机，向各用户提供服务
• （通信子网）由一些专用的节点交换机和连接这些节点的通信链路组成
• （通信协议）一系列的协议，在主机之间或主机和子网之间通信而用的

2. 计算机网络与分布式计算机系统的主要区别是什么？

• 分布式系统最主要的特点是系统中的各个计算机对用户都是透明的。
  • 用户通过键入命令就可以运行程序，但用户不知道是哪一个计算机在为他运行程序。是操作系统为用户选择一个最适合的计算机来运行程序，并将运行的结果传送到合适的地方。
• 计算机网络则不同，用户必须先在欲运行程序的计算机进行登录，然后按照计算机的地址，将程序通过计算机网络传到该计算机上去运行。
  • 最后，根据用户的命令将结果传送到制定的计算机。
• 二者的区别主要是软件的不同。、

3. 从一个普通的RFC文档上升到Internet正式标准需要经过哪几个阶段？

• 从一个普通的RFC文档上升到Internet的正式标准要经过以下四个阶段。
  • 草案
  • 建议标准
  • 草案标准
  • 正式标准

4. 计算机网络的发展经历了哪些阶段？各有什么特点？

1）以单计算机为中心的联机系统，特点：主机负荷较重，通信内容消耗主机资源；通信线路的利用率低，尤其在远距离时更是如此；集中控制方式，可靠性低。
2）分组交换网络，特点：主机处理业务，通信机制负责通信，通信子网课扩展性与可靠性强。
3）计算机网络体系结构标准化，特点：有了规范的计算机网络体系结构，为异构网络设备连通奠定基础。

下一章：《计算机网络原理》第二章 网络体系结构

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